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“熱管理”對(duì)于大部份傳統(tǒng)車消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，即陌生又無(wú)感。但到了純電汽車時(shí)代，由于電池成本很貴，電池的能耗成了車企和用戶關(guān)注的焦點(diǎn)。熱管理的重要性就被凸顯。
整車熱管理系統(tǒng)，不管是給座艙調(diào)節(jié)溫度，還是給電池保溫，都會(huì)對(duì)能耗、續(xù)航產(chǎn)生了直接的影響，在媒體機(jī)構(gòu)冬季測(cè)試中，熱管理的好壞，通過(guò)續(xù)航的達(dá)成率和能耗的增加的比例可以直觀的顯現(xiàn)出來(lái)。
Part 1、什么是熱管理系統(tǒng)
我們首先來(lái)說(shuō)明什么是熱管理系統(tǒng)，以及什么是好的熱管理系統(tǒng)。
從用戶的角度來(lái)說(shuō)，電動(dòng)汽車時(shí)代熱管理系統(tǒng)主要的作用，體現(xiàn)在一內(nèi)一外。內(nèi)部是讓車內(nèi)溫度冬暖夏涼，比如給座椅和方向盤加熱，或者提前打開空調(diào)等等——在快速調(diào)節(jié)座艙溫度的過(guò)程中，用多少時(shí)間達(dá)到指定的溫度、需要花費(fèi)多少能量，如何平衡很關(guān)鍵；外部是要確保電池處在適合工作的溫度——既不能太熱，會(huì)熱失控、起火；也不能太冷，電池溫度過(guò)低的時(shí)候，能量釋放受阻，對(duì)實(shí)際使用影響就是續(xù)航里程明顯下降。
熱管理在冬季會(huì)更重要，因?yàn)榉乐篃崾Э卦陔姵卦O(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)考慮得比較充分了，但在冬天，怎么花較少的能量讓電池處在最佳的工作溫度，就是熱管理要解決的重點(diǎn)問(wèn)題。
由此可見，電動(dòng)汽車的熱管理系統(tǒng)，不僅僅是燃油車的空調(diào)系統(tǒng)，還需要在此基礎(chǔ)上做一些深度的迭代，要同電子電氣架構(gòu)、動(dòng)力總成、剎車系統(tǒng)等 一起進(jìn)行協(xié)調(diào)、優(yōu)化，因此，這里面是有很多的門道和講究。
Part 2、如何進(jìn)行熱管理
●?傳統(tǒng)的辦法：PTC加熱
在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為給乘客艙以及電池提供熱源，電動(dòng)車會(huì)額外配置熱源零部件PTC。PTC是指正溫度系數(shù)熱敏電阻，這個(gè)零件的電阻和溫度是正相關(guān)的。也就是說(shuō)，當(dāng)環(huán)境溫度降低，PTC的電阻也會(huì)降低。這樣在恒定電壓下通電，電阻變小導(dǎo)致電流增大，通電的發(fā)熱量就會(huì)隨之變大，起到加熱的效果。
PTC加熱有兩種方案，水暖和風(fēng)暖。這兩者的區(qū)別是加熱的介質(zhì)不同，水暖是通過(guò)PTC加熱冷卻液，再和散熱器進(jìn)行熱交換；風(fēng)暖則是冷空氣直接和PTC進(jìn)行換熱，最終吹出暖風(fēng)。
●?特斯拉的熱泵系統(tǒng)
除了傳統(tǒng)方法，熱管理工程師也在積極嘗試新的方案。比如特斯拉的解決方案。我有一個(gè)朋友，是電車小白用戶，她問(wèn)我特斯拉到底好在哪里？其實(shí)特斯拉在電車上，有很多技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，圍繞熱泵系統(tǒng)的熱管理就是其中之一。
熱泵相當(dāng)于熱量的“搬運(yùn)工”，可以把低溫“物體”，比如外界的冷空氣的熱量吸收出來(lái)，傳遞到工質(zhì)內(nèi)，再通過(guò)對(duì)工質(zhì)的壓縮使其升溫，最終高溫工質(zhì)通過(guò)冷凝器和車內(nèi)空氣進(jìn)行換熱，實(shí)現(xiàn)暖風(fēng)的功能?！枰f(shuō)明的是，這項(xiàng)技術(shù)本身也不是特斯拉首創(chuàng)，在電動(dòng)汽車發(fā)展初期，傳統(tǒng)車企已經(jīng)在汽車上應(yīng)用了熱泵系統(tǒng)，并且花了5-8年的時(shí)間進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)驗(yàn)證。
熱泵技術(shù)有四個(gè)核心零部件，分別是：電動(dòng)壓縮機(jī)、換向閥、換熱器和電子膨脹閥。重點(diǎn)來(lái)了，傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，換向閥是四通的，熱源就是外界空氣。而特斯拉的創(chuàng)新在于，整合了更多的熱源，開發(fā)了八通閥，作為車輛上熱管理系統(tǒng)的“調(diào)度員”，特斯拉的粉絲親切的地稱之為“八爪魚”。
特斯拉改良的熱泵系統(tǒng)，本質(zhì)是將兩部分進(jìn)行了融合：
一是傳統(tǒng)的熱泵系統(tǒng)所依賴的環(huán)境熱量；
二是動(dòng)力電池系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（包括電機(jī)和傳統(tǒng)系統(tǒng)）以及功率電子產(chǎn)生的余熱。特斯拉的熱管理依靠八通換向閥，對(duì)上面兩種來(lái)源的熱量進(jìn)行復(fù)雜的熱量汲取，更高效地搬運(yùn)熱量，既能讓車內(nèi)極速升溫，又能有效節(jié)能降耗。提高熱泵空調(diào)總體的效率。
而且，特斯拉熱泵系統(tǒng)的工作方式，還可以通過(guò)不斷更新的算法，來(lái)提高效率。
Part 3?、熱管理技術(shù)的發(fā)展方向
后續(xù)熱管理技術(shù)上還能如何突破呢？
因?yàn)闊峁芾肀举|(zhì)還是平衡座艙溫度和電池能耗，所以熱管理技術(shù)發(fā)展的方向，還是要圍繞“熱耦合”技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是在整車層面、全局綜合考慮：如何把能量耦合集成利用，包括：能量梯度利用，以及通過(guò)系統(tǒng)部件結(jié)構(gòu)集成、系統(tǒng)中樞集成控制，將能量傳遞到所需的位置；另外還可以基于智能化架構(gòu)的智能控制。
技術(shù)的突破主要圍繞三種能量的交互：
1）主動(dòng)加熱的電能量：既有傳統(tǒng)的PTC加熱 ，也使用電機(jī)來(lái)對(duì)電池加熱，綜合使用負(fù)載來(lái)創(chuàng)造熱量；
2）被動(dòng)利用的環(huán)境能量&電池電機(jī)廢熱：通過(guò)熱泵系統(tǒng)，有效利用環(huán)境能量和電機(jī)和電池方面的廢熱
3）借力外部的電網(wǎng)能量：利用電網(wǎng)連接的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步借用（主要是）家用充電樁的電網(wǎng)，提前預(yù)熱車輛電池，讓電池在用車時(shí)達(dá)到最佳使用狀態(tài)。
總體來(lái)說(shuō)，新一代的熱管理系統(tǒng)，是通過(guò)將空氣、冷卻介質(zhì)和電能三種能量集成，再利用各個(gè)系統(tǒng)之間機(jī)械能轉(zhuǎn)移而相互拆借，實(shí)現(xiàn)能量的最大化利用。
小結(jié)：
電動(dòng)汽車熱管理最重要的目的之一，就是不斷提高電動(dòng)汽車冬季的特性。前段時(shí)間國(guó)內(nèi)大面積降溫了，電動(dòng)汽車的低溫性能又被吐槽。但相信隨著熱管理系統(tǒng)和電池技術(shù)的發(fā)展，將來(lái)的電動(dòng)汽車將會(huì)全面適應(yīng)和低溫相處。
